明火煤監(jiān)測裝置在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用和探討

劉青軍

摘 要： 煤炭在經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)輸及存儲之后，由于受水分的揮發(fā)、壓實(shí)程度的變化等因素影響易發(fā)生自燃，不僅對運(yùn)行皮帶造成安全隱患，如果讓已經(jīng)自燃的煤炭進(jìn)入儲煤場，還會造成更大損失，因而在傳輸皮帶尤其是在進(jìn)廠煤傳輸皮帶上，加裝明火煤監(jiān)測裝置設(shè)備，將為火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)安全提供有力保障。

關(guān)鍵詞： 火力發(fā)電廠 明火煤 檢測裝置

一、明火煤監(jiān)測裝置的介紹和應(yīng)用

內(nèi)蒙古大板電廠2×600MW機(jī)組新建工程的明火煤監(jiān)測裝置設(shè)備計(jì)劃安裝在C-7AB貯煤場帶式輸送機(jī)上，室外安裝。明火煤監(jiān)測裝置工作制為重型工作制，設(shè)計(jì)壽命30年，設(shè)備能夠滿足每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。設(shè)備啟動、運(yùn)行和停機(jī)平穩(wěn)并安全可靠。明火煤整套監(jiān)控裝置包括紅外監(jiān)測及噴淋滅火裝置兩部分。系統(tǒng)既可以單獨(dú)控制運(yùn)行，又可以與運(yùn)煤系統(tǒng)連鎖運(yùn)行；既可就地操作，又可并入輸煤程控系統(tǒng)中進(jìn)行集中控制。

紅外探測裝置通常安裝在皮帶上方1.0米至1.5米的高度，以使其光學(xué)系統(tǒng)可以覆蓋整個(gè)皮帶寬度，用來監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)在輸送過程中已發(fā)生著火的煤，或雖然還沒有達(dá)到著火的條件，但有足夠的能量在到達(dá)目的地后可著火的煤。大板電廠輸煤C-7AB膠帶機(jī)安裝在兩個(gè)條形露天儲煤場中間位置，儲煤場的存煤經(jīng)過輸煤C-7AB膠帶機(jī)輸送到原煤斗內(nèi)。儲煤場里的存煤經(jīng)過長時(shí)間存放，極易發(fā)生“悶燒”潛伏，然而，當(dāng)它被輸入露天煤場中間的C-7AB膠帶機(jī)上，極易發(fā)生著火自然現(xiàn)象，致使膠帶、煤斗等設(shè)備發(fā)生燒損事故。

紅外探測裝置包括紅外探測感應(yīng)單元、控制單元、空氣清潔吹掃單元。紅外探測裝置的設(shè)計(jì)是探測熱的物體進(jìn)入探測器可視范圍內(nèi)時(shí)發(fā)生的輻射變換。通過光學(xué)過濾及電子參數(shù)分析的方法，系統(tǒng)對于陽光或就地照明的輻射不響應(yīng)，這種系統(tǒng)可用于監(jiān)視移動通過可視區(qū)域內(nèi)較低溫度的物料。紅外探測感應(yīng)單元通過可調(diào)支架安裝于帶式輸送機(jī)的上方或旁邊，支架應(yīng)能進(jìn)行水平、垂直方向的調(diào)整。整個(gè)系統(tǒng)配備八個(gè)紅外探頭，每兩個(gè)為一組，構(gòu)成四條通道，可輸出ALARM（報(bào)警）、TRIP（動作）兩個(gè)一次信號。各組信號之間相互驗(yàn)證，以提高探測靈敏度，減少誤報(bào)率。探測器既可以對燃燒的明火做出響應(yīng)，又可對位于表面以下的“熱斑”做出響應(yīng)。其靈敏度應(yīng)能滿足面積為250mm×250mm、溫度為≥100℃的煤，以≤6m/s的速度通過探測器的探測區(qū)域時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并發(fā)出正確的指令。探測器的安裝高度應(yīng)不低于1000mm；探測寬度范圍應(yīng)涵蓋輸送機(jī)帶寬，以及不小于1000mm的長度?？刂茊卧筛鶕?jù)探測器觸發(fā)的一次紅外信號和故障監(jiān)測信號，經(jīng)過邏輯編程系統(tǒng)的綜合判斷，發(fā)出相應(yīng)的指示、指令（報(bào)警或動作），信息發(fā)送至輸煤程控室，并在現(xiàn)場設(shè)置聲、光報(bào)警。

紅外探測裝置發(fā)生報(bào)警信號以后，原則上皮帶應(yīng)該停下，位置應(yīng)該在傳送帶將火種卸到料斗之前或停止在消防系統(tǒng)的下面。皮帶機(jī)停止后，通過自動或人工干預(yù)的方式啟動噴淋裝置，待情況處理完畢，確認(rèn)系統(tǒng)安全以后，再重新啟動皮帶機(jī)系統(tǒng)。

噴淋裝置使用工業(yè)消防水作為介質(zhì)，將一組或多組噴嘴沿輸送機(jī)運(yùn)行方向布置在探測器的下游。噴嘴采用矩形霧炬噴頭，均勻、完整覆蓋噴淋區(qū)域。噴嘴應(yīng)有防灰塵等的堵塞措施。作為目前較為先進(jìn)的PATOL5000系列輸送機(jī)系統(tǒng)紅外探測器的配套裝置，設(shè)計(jì)上充分考慮了火力發(fā)電廠的運(yùn)行和安全生產(chǎn)對應(yīng)可靠性、操作維護(hù)方便等方面的要求，為輸煤系統(tǒng)的安全運(yùn)行監(jiān)控提供了有效的手段。具體有如下特點(diǎn)：1.采用獨(dú)特的矩形霧炬噴頭，均勻、完整覆蓋噴淋區(qū)域；2.微電腦程序智能控制；3.通用工業(yè)消防水源；4.靈活的組合方式，充分滿足工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各種要求；5.結(jié)構(gòu)輕巧、安裝方便；6.優(yōu)良的設(shè)計(jì)使其經(jīng)久耐用、易于檢修。噴淋裝置主要包括：電氣控制柜、微電腦程序控制器、電磁閥、噴淋器及相應(yīng)支架、配套的快裝式現(xiàn)場控制機(jī)房及機(jī)房電氣環(huán)境維護(hù)系統(tǒng)等。一般情況下，配備6個(gè)噴頭，可以覆蓋6—10米的噴灑區(qū)間。紅外探測裝置及噴淋器既可以很方便地用安裝在皮帶機(jī)框架上，又可以固定在地面上。噴淋器與紅外探測器之間的距離則應(yīng)根據(jù)皮帶機(jī)的參數(shù)及煤質(zhì)特性等通過計(jì)算后確定。

二、紅外探測裝置監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

首先，響應(yīng)時(shí)間快，測溫精度高，一定范圍內(nèi)覆蓋區(qū)域廣。響應(yīng)時(shí)間表示紅外熱像儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。現(xiàn)在的紅外熱像儀的反應(yīng)速度都很快，要比接觸式測溫方法快很多。如果目標(biāo)的運(yùn)動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，則要選用快速響應(yīng)紅外熱像儀，否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng)，導(dǎo)致測量精度降低。紅外掃描熱像儀比普通單點(diǎn)測溫探頭響應(yīng)時(shí)間快很多，紅外掃描測溫儀的相應(yīng)時(shí)間為小于10ms，單點(diǎn)測溫探頭的相應(yīng)時(shí)間約為150ms。測溫范圍是測溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。根據(jù)黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。通常，測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越高，精度可靠性容易解決。無論是從波長角度還是測溫范圍，紅外掃描測溫儀的測溫精度都優(yōu)于單點(diǎn)紅外探頭。紅外掃描測溫儀波長為3—5μm，測溫范圍為20—250°C；單點(diǎn)測溫探頭波長8—14μm，測溫范圍為負(fù)25—600°C。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，又要測量小目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的熱像儀。紅外掃描熱像儀在小于1.2m探測距離時(shí)，光斑直徑均為12mm，則相當(dāng)于在寬度為1.2米的輸送帶上連續(xù)用1000個(gè)探頭以50Hz的頻率持續(xù)對皮帶進(jìn)行溫度監(jiān)測，覆蓋范圍和測量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多個(gè)單點(diǎn)測溫探頭。

其次，結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯。明火煤監(jiān)測裝置選用紅外掃描熱像儀作為溫度監(jiān)測傳感器將簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少施工時(shí)間，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和易維護(hù)性。如果采用單探頭紅外測溫儀，則需要布線及焊接的工作量將比采用紅外掃描熱像儀的工作量多出幾倍，會對整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響。而采用紅外掃描熱像儀使得整個(gè)明火煤監(jiān)測裝置更加緊湊和穩(wěn)定，更符合電廠對監(jiān)測系統(tǒng)各方面的要求。

最后，擴(kuò)展優(yōu)勢強(qiáng)。紅外掃描熱像儀和配套的控制單元采用最新的嵌入式操作系統(tǒng)，具有高效、穩(wěn)定、擴(kuò)展性好等特性。友好的人機(jī)界面，能夠直接以數(shù)字顯示測量溫度、顯示溫度變化曲線，并且控制單元根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的需求，特別設(shè)置了快速響應(yīng)溫度報(bào)警輸出信號，以方便用戶接駁其他程控系統(tǒng)?？刂茊卧€具備強(qiáng)大的擴(kuò)展性，可以在將來加裝無線模塊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信號和報(bào)警信號的遠(yuǎn)程傳輸，提升明火煤監(jiān)測系統(tǒng)的整體性能。